艾薩克·牛頓爵士是人類歷史上出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學(xué)家，同時也是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，同時也是萬有引力定律和三大運動定律闡述人。奠定了之后三個世紀(jì)中物理界的科學(xué)觀點，并成為現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。同時牛頓在天文學(xué)和儀器方面也有所成。
六分儀的原理是牛頓首先提出的。是用來測量遠方兩個目標(biāo)之間夾角的光學(xué)儀器。通常用它測量某一時刻太陽或其他天體與海平線或地平線的夾角﹐以便迅速得知海船或飛機所在位置的經(jīng)緯度。六分儀具有扇狀外形﹐其組成部分包括一架小望遠鏡，一個半透明半反射的固定平面鏡即地平鏡﹐一個與指標(biāo)相聯(lián)的活動反射鏡即指標(biāo)鏡。六分儀的刻度弧為圓周的1/6。使用時﹐觀測者手持六分儀﹐轉(zhuǎn)動指標(biāo)鏡﹐使在視場里同時出現(xiàn)的天體與海平線重合。根據(jù)指標(biāo)鏡的轉(zhuǎn)角可以讀出天體的高度角﹐其誤差約為±0.2°～±1°。在航空六分儀的視場里﹐有代替地平線的水準(zhǔn)器。這種六分儀一般還有讀數(shù)平均機構(gòu)。六分儀的特點是輕便﹐可以在擺動著的物體如船舶上觀測。缺點是陰雨天不能使用。
六分儀所基于的原理很簡單：光線的反射角等于入射角。實際上，六分儀也可以測量任意兩物體之間的夾角。其原理最初由牛頓（以及更早的胡克）提出；而固定式大型六分儀很早就由各大天文臺建造，供天體測量之用（如第谷在汶島建造的紀(jì)限儀、格林尼治天文臺的大六分儀等）。航海用六分儀是在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上裝有活動臂，活動臂最上端即是指標(biāo)鏡；半反射式地平鏡安裝在六分儀的左側(cè)（中部，正對望遠鏡者），地平鏡旁邊還配有濾光片供測量太陽等明亮天體時使用。測量天體地平高度時，觀測者手持六分儀，讓望遠鏡鏡筒保持水平，并從望遠鏡中觀察被測天體經(jīng)地平鏡反射所成的像；同時要調(diào)節(jié)活動臂，使星象落在望遠鏡中所見的地平線上。這也是地平鏡需要用半反射玻璃制造的原因。
在天體的象與地平線重合時，該天體高度等于地平鏡與指標(biāo)鏡夾角的二倍。通過幾何光學(xué)中的反射定律，這一點可以很容易地被證明。而根據(jù)這一點來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計圓弧標(biāo)尺上的刻度，就可以讓觀測者直接讀出天體高度。為提高讀數(shù)精度，實際的六分儀活動臂上往往還附有鼓輪和游標(biāo)尺。六分儀的精度比較高，最高能達到10角秒，且輕便易用，所以它能夠迅速取代之前操作復(fù)雜的星盤，成為在海洋上測量地理坐標(biāo)的利器，也徹底解決了精確地確定海上航線這一困擾無數(shù)航海家的難題。1769年，庫克船長就是在六分儀的幫助下成功抵達塔希提島觀測金星凌日的。
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要“工具”。著名科學(xué)家王大珩先生指出，“機器是改造世界的工具，儀器是認識世界的工具”。儀器是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，是科學(xué)研究的“先行官”，是軍事上的“戰(zhàn)斗力”，是現(xiàn)代社會活動的“物化法官”。不言而喻，儀器在當(dāng)今時代推動科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的地位。牛頓提出六分儀原理是對儀器儀表和天文學(xué)都是一個進步。
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